理大馬進恒博士在尋找白血病成因時有所發現,足以改變研究人員日後研究疾病的方法

 

過去50 年以來,香港熱帶魚專賣店中常見的斑馬魚一直受到珍視,那並非全因為其黑白相間的特色,而是因為斑馬魚為科學研究所作的貢獻。向來被廣泛用作試驗對象的斑馬魚,能夠協助科研界加深對脊椎動物發展及人類疾病的認識。

 

然而理大最近一個具突破潛力的研究項目,卻質疑以斑馬魚胚胎為本的研究結果;這項理大研究由醫療科技及資訊學系助理教授馬進恒博士率領。

 

斑馬魚的研究用途

 

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馬博士原先的研究目的,並非要質疑使用斑馬魚胚胎進行研究的有效性。他最初專注研究白血病的成因,而白血病乃是血癌的一種。期間,他卻發現了使用斑馬魚胚胎進行研究的方法有一個漏洞。

 

由於斑馬魚胚胎包含的血球種類與人類相似,通常被用作試驗對象。斑馬魚的優點是繁殖能力高,能在擠逼的實驗室內大量存放,並且比實驗老鼠更易於處理。

 

斑馬魚更令人驚詫的是,牠們的基因與人類基因相似度逾七成,八成二的人類疾病相關的基因可在這些細小並帶有斑紋的生物身上尋獲。斑馬魚胚胎在體外受精、呈透明狀,因此更易於觀察;使用化學物苯硫脲,可以維持其高透明度。

 

研究人員觀察斑馬魚胚胎的時候,需要留意一種稱為細胞自噬的過程。生物(包括人類在內)均必須經歷細胞自噬的過程,過程對細胞唾棄廢物有重要作用;譬如當細胞沒有得到足夠養分的時候,這個過程尤為重要。細胞自噬在預防衰老、細胞死亡、抑制腫瘤及腫瘤生長方面,均是不可或缺的元素。

 

化學物苯硫脲造成的問題

利用斑馬魚胚胎進行研究時,胚胎內的黑色素生長必須被抑制,令斑馬魚胚胎的光學透明度增加,研究人員從而可以更方便地為血液流動等過程取得更佳的影像。馬博士稱:「我們在魚身上使用苯硫脲,壓抑用以製造黑色素的主要酵素酪氨酸酶。使用苯硫脲後,魚類胚胎不會產生色素,而會變得完全透明。」

 

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兩日大的斑馬魚胚胎 ─ (上) 正常發展時帶有黑色素; (下) 加入苯硫脲後變成透明

在令胚胎變得透明的過程中,他卻發現一個奇怪現象。「抑制斑馬魚胚胎黑色素的同時,自噬水平亦告提高。我們於是尋根究柢,最終發現以往在細胞使用苯硫脲的方法,原來本身會引致細胞自噬。」

 

「 這便意味著,使用這個模式進行任何與細胞自噬相關的研究,譬如癌症研究,其實本身已存在問題。」

 

這項發現的主要啟示,是以往無數利用苯硫脲對斑馬魚胚胎進行的研究,其結果有可能失效;馬博士表示:「它可能遮掩或干擾研究人員的研究。」

 

訂立新標準

馬博士的研究在國際學術期刊《自噬》(Autophagy)2020 年4 月號發表,該期刊為業內最具影響力的期刊。月內,其研究多次被其他科研人員引用,在細胞生物學類別193 篇文章中排名第14 位。

 

「 期刊接納及刊登論文的主要原因,是這項發現讓科研界知道,大家不可繼續使用苯硫脲 ── 我們應該避免在進行與自噬有關的研究上,使用這種化學物。」

 

因著馬博士的發現,《自噬》期刊總編輯特地邀請他共同制定以斑馬魚胚胎進行自噬研究的最新國際指引,相關指引每三至四年進行一次修訂。

 

同時,我們還需要進行更多研究,以充分掌握自噬過程。馬博士續稱:「自噬對於殺滅癌細胞有重要作用,並在研發嶄新治療方法上扮演難以取代的角色。現在我們知道,自噬過程遠較之前想像為複雜。」

 

隨著指引生效,馬博士希望其他科研人員竭力探索更有效抑制黑色素而不會影響自噬過程的方法,有助採用獨特的斑馬魚研究模式,為包括癌症在內的各種致命疾病尋找新療法。